Lo que necesita saber sobre la tecnología de posicionamiento de UWB con precisión de 10 cm

En la era digital, La demanda de tecnología de comunicación confiable y de alta velocidad se está volviendo cada vez más urgente.. Banda ultra ancha (UWB) La tecnología se ha convertido en un tema candente en el campo de la comunicación hoy en día. Este artículo profundizará en los principios del posicionamiento de UWB, sus ventajas, y sus aplicaciones en varios campos, Lectores líderes para explorar las posibilidades ilimitadas de esta tecnología disruptiva.

Descripción general de la tecnología UWB

Banda ultra ancha (UWB) La tecnología es una tecnología de comunicación inalámbrica basada en pulsos ultra cortos. No usa portadores sinusoidales, Pero en su lugar, utiliza pulsos estrechos no minusoidales a nivel de nanosegundos para transmitir datos, resultando en un amplio rango de espectro, y tasas de transmisión de datos de hasta varios cientos de megabits por segundo. El uso de la tecnología UWB permite la transmisión de señales a través de un ancho de banda muy ancho. Las regulaciones establecidas por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) Para la tecnología UWB afirma que ocupa un ancho de banda de más de 500MHz en el rango de frecuencia de 3.1 a 10.6 GHz.

La tecnología UWB no es una tecnología nueva; Se originó en la tecnología de comunicación de pulso que surgió en la década de 1960, utilizado principalmente en radares militares, colocación, y baja probabilidad de intercepción/baja probabilidad de sistemas de comunicación de detección. Comenzó a aplicarse en campos civiles después 2002.

Principios de la tecnología de posicionamiento de UWB

UWB esencialmente emplea pulsos de impulso de ciclo ultra bajo en servicio como portadores de información en una técnica de espectro de propagación sin transportista. Estas señales de pulso tienen duraciones extremadamente cortas, que van desde decenas hasta cientos de picosegundos, Sin embargo, posee alta energía. Al transmitir estas señales de pulso ultra cortas al espacio y utilizar sus características en los dominios de tiempo y frecuencia, El receptor puede lograr un posicionamiento y comunicación de alta precisión analizando el retraso y la magnitud de la señal. Los algoritmos de posicionamiento de UWB se dividen en tiempo de vuelo (TOF), Tiempo de llegada (Corajudo), y diferencia horaria de llegada (TDOA), con TOF y TDOA siendo los más utilizados.

El momento del vuelo (TOF) Algoritmo

El momento del vuelo (TOF) El algoritmo utiliza principalmente el tiempo de vuelo de la señal entre dos transceptores de UWB asincrónicos para medir la distancia entre los nodos. Cuando la señal UWB se transmite desde el extremo del transmisor, Lleva una marca de tiempo independiente. Al recibir y procesar la señal UWB al final del receptor, Se retransmite con la marca de tiempo recibida del final del transmisor y el intervalo de tiempo de procesamiento TR agregado. Cuando la señal UWB se vuelve a recibir en el extremo del transmisor, La marca de tiempo de la primera transmisión se puede analizar para determinar el tiempo de ida y vuelta TT de la señal. De este modo, El tiempo de vuelo unidireccional de la señal se puede calcular como tf = (TT-TR)/2. Dado que la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es la velocidad de la luz C, La distancia entre los dos puntos d se puede calcular como d = tf * do.

Diferencia de tiempo de llegada (TDOA)

Diferencia de tiempo de llegada (TDOA) es un método de posicionamiento basado en la diferencia en la distancia entre cada estación base de referencia y el objeto objetivo (Etiqueta), Inferido resolviendo un conjunto de ecuaciones hiperbólicas no lineales. Cuando los tiempos entre las estaciones base están perfectamente sincronizados, y los errores del oscilador son mínimos durante un período de tiempo, La diferencia de tiempo es igual a la diferencia de distancia, Como la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es constante. Cuando se transmite una señal desde el extremo de la etiqueta y llega a varios extremos de la estación base, La medición de las diferencias en los tiempos de llegada de la señal en cada estación base permite el cálculo de las diferencias correspondientes en la distancia.

Ventajas de la tecnología de posicionamiento de UWB

• Alta precisión de posicionamiento: Los pulsos UWB son solo 2 nanosegundos (ns) ancho, no afectado por señales reflejadas (múltiples) interferencia y ruido, habilitando la determinación precisa del tiempo y la distancia de llegada incluso en la reflexión de la señal común y los escenarios de efectos múltiples, Lograr la medición y la precisión del posicionamiento dentro de 10 centímetros.
• Fuerte capacidad anti-interferencia: Las señales de UWB poseen características de espectro amplias y exhiben buenas propiedades anti-interferencia en entornos de propagación de múltiples atadios, Identificar con precisión las ubicaciones objetivo incluso en entornos urbanos interiores o densos complejos.
• Altas tasas de transmisión de datos: En productos comerciales, El rango de transmisión de las señales UWB generalmente está dentro 10 medidores, Lograr las tasas de transmisión de datos de hasta 500 MBIT/S, hacer de la tecnología UWB una técnica de modulación ideal para la comunicación personal y las LAN inalámbricas.

Limitaciones de la tecnología de posicionamiento de UWB

• Rango de posicionamiento limitado: El rango de posicionamiento de UWB está limitado por limitaciones espaciales, Típicamente adecuado para áreas al aire libre interiores o de corto alcance, inadecuado para entornos al aire libre a gran escala.
• Costo de implementación relativamente alto: La implementación de un sistema de posicionamiento de UWB requiere diseños complejos de hardware y software en comparación con otras tecnologías de posicionamiento como Wi-Fi o Bluetooth, Aumento de los costos de desarrollo y implementación y puede requerir equipos de ingeniería profesional para el diseño y el mantenimiento.

Aplicaciones de la tecnología de posicionamiento de UWB

• Cercas electrónicas: Posicionamiento en tiempo real de individuos dentro de áreas específicas, Monitoreo de movimiento y personal estacionario.
• Seguimiento de movimiento: Monitoreo de posiciones y trayectorias de movimiento durante la movilidad (trayectoria de registro).
• Videovigilancia: Monitoreo en tiempo real de escenas en el sitio, estado del dispositivo, y capturar imágenes e información de video.
• Función de alarma: Comentarios de las condiciones anormales recopiladas desde el sitio de monitoreo al Centro de control para el personal relevante para tomar medidas oportunas.

Casos de aplicación:Por ejemplo, en minas, El uso de los sistemas de posicionamiento de personal de UWB puede monitorear la información de ubicación en tiempo real de los mineros y localizar rápidamente al personal atrapado en caso de accidente, Mejora de la eficiencia de rescate. Además, en operaciones de gran altitud o entornos complejos, El uso de sistemas de posicionamiento de personal de UWB puede monitorear con precisión las posiciones de los trabajadores, Identificar anomalías, y tomar las medidas correspondientes para reducir los accidentes. Además, La implementación de los nodos UWB en talleres puede lograr una planificación de posicionamiento y trayectoria en tiempo real para robots, AGVS (Vehículos guiados automatizados), y otros equipos, Mejorar la eficiencia de producción y la flexibilidad.

Desarrollo futuro de la tecnología de posicionamiento de UWB

Aunque el posicionamiento de UWB actualmente enfrenta desafíos como el alto costo, dificultad técnica, y pequeña demanda del mercado, cuenta con la mayor ventaja: exactitud. En comparación con Wi-Fi, Bluetooth, y otras tecnologías de posicionamiento, La precisión de posicionamiento de UWB rivaliza con la del posicionamiento láser. Con la exploración continua de las nuevas aplicaciones de la industria y la disminución continua del costo, El verdadero tiempo de brote de la tecnología de posicionamiento de UWB no será demasiado tarde. Además, La integración de la tecnología UWB con IoT, inteligencia artificial, 5GRAMO, y otros campos mejorarán cada vez más su importancia en el futuro.

Kit de posicionamiento UWB de Feasycom

Feasycom-Wmk-K2 (UWB) es una combinación de productos basados ​​en el protocolo UWB, que puede evaluar rápidamente los requisitos de posicionamiento precisos de nivel sub-medidor. La plataforma IoT, Feasycloud, complementado por las puertas de enlace y etiquetas de la estación base UWB, puede ayudar a realizar el posicionamiento de activos, protección de activos, gestión de alarmas, y otras funciones. También se puede combinar con más dispositivos de sensor en el kit de gestión de almacenes K1 (Basado en el protocolo Bluetooth BLE) Para proporcionar conjuntamente una solución de almacén más completa.

Ver video de demostración:

[empedrete] https://www.youtube.com/watch?V = FJA4-IRFJG4[/empedrete]